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Detectability of Atmospheric Climate and Biosignatures with the Large Interferometer for Exoplanets (LIFE) for Terrestrial-type Exoplanets

Grenfell, John Lee und Taysum, Benjamin und van Zelst, Iris und Schreier, Franz und Innes, Hamish und Smith, Alexis M S und Csizmadia, Szilard und Rugheimer, S und Kozakis, T. und Alei, Eleonora und Noack, L und Lichtenberg, Tim und Quanz, Sascha und Herbst, Konstantin und Sinnhuber, B.-M. und Bartenschlager, Andreas und Cabrera Perez, Juan und Rauer, H (2026) Detectability of Atmospheric Climate and Biosignatures with the Large Interferometer for Exoplanets (LIFE) for Terrestrial-type Exoplanets. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 550 (2), Seiten 1-32. Oxford University Press. doi: 10.1093/mnras/staf1878. ISSN 0035-8711.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
9MB

Offizielle URL: https://academic.oup.com/mnras/article/550/2/staf1878/8317168

Kurzfassung

We investigate the detectability of atmospheric biosignatures with the Large Interferometer for Exoplanets (LIFE) mission. Starting with the modern Earth we model the climate, photochemistry, and spectra of Earth-like planets over a range of insolation, gravity, humidity, albedo, atmospheric mass, and carbon dioxide abundances, and investigate detectability of key atmospheric species by LIFE for Earth-like planets assumed to lie at 10 pc for the LIFE (20-d viewing) baseline case. We find that atmospheric ozone (O3) abundances are maintained over a range of conditions. The O3 fundamental band is visible for most scenarios studied but is weakened for exoplanets with cooler central stars. Additional potential biosignatures such as methane (CH4), nitrous oxide (N2O), and chloromethane (CH3Cl) have larger abundances for low UV conditions e.g. exoplanets orbiting cooler central stars or having strong atmospheric shielding. Regarding spectral signatures, CH4 and water (H2O) signals from 6–8 μm are evident in most scenarios, as is the carbon dioxide (CO2) 15 μm band, which strengthens for low-O2 scenarios associated with upper atmosphere cooling. Considering a 20-d viewing, H2O is retrievable with a confidence level (CL) of 3.6σ for an Earth-like planet orbiting a cool star. N2O is not observable with a CL sigma mostly less than one for the scenarios considered. CH4 features a CL sigma detectability range of up to 1.5. O3 is detectable in most cases with a CL of ~2.0 to 3.0 (including the low-ozone Proterozoic) except for the extremely low O3 Archaean scenario and the low-pressure atmosphere scenario.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/227591/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Detectability of Atmospheric Climate and Biosignatures with the Large Interferometer for Exoplanets (LIFE) for Terrestrial-type Exoplanets
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Grenfell, John LeeLee.Grenfell (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Taysum, Benjaminbenjamin.taysum (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0856-4340228776021
van Zelst, Irisiris.vanzelst (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4698-9910NICHT SPEZIFIZIERT
Schreier, FranzFranz.Schreier (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7196-6599NICHT SPEZIFIZIERT
Innes, Hamishhamish.innes (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Smith, Alexis M SAlexis.Smith (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2386-4341NICHT SPEZIFIZIERT
Csizmadia, Szilardszilard.csizmadia (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rugheimer, SCentre for Exoplanet Science, University of St. Andrews, School of Earth and Environmental Sciences, Irvine Building, North Street, St. Andrews, KY16 9AL, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kozakis, T.DTU Space, National Space Institute, Technical University of Denmark, Elektrovej 328, DK-2800 Kgs. Lyngby, DenmarkNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Alei, EleonoraNASANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Noack, LDepartment of Earth Sciences / Institute of Geological Sciences, Free University BerlinNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lichtenberg, TimUniversity of Groningen, Kapteyn Astronomical Institute, Groningen, Netherlandshttps://orcid.org/0000-0002-3286-7683NICHT SPEZIFIZIERT
Quanz, SaschaInstitute for Particle Physics & Astrophysics, ETH Zurich, Zurich, Switzerlandhttps://orcid.org/0000-0003-3829-7412NICHT SPEZIFIZIERT
Herbst, KonstantinUniversity of Oslo, NorwayNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sinnhuber, B.-M.Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Karlsruhe, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bartenschlager, AndreasInstitut für Meteorologie und Klimaforschung, Karlsruher Institut für Technologie, 77344 Eggenstein-Leopoldshafen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Cabrera Perez, JuanJuan.Cabrera (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6653-5487NICHT SPEZIFIZIERT
Rauer, Hheike.rauer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:August 2026
Erschienen in:Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:550
DOI:10.1093/mnras/staf1878
Seitenbereich:Seiten 1-32
Verlag:Oxford University Press
ISSN:0035-8711
Status:veröffentlicht
Stichwörter:radiative transfer telescopes exoplanets planets and satellites: atmospheres.
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erforschung des Weltraums
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EW - Erforschung des Weltraums
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Planetary Evolution and Life
Standort: Berlin-Adlershof , Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Weltraumforschung > Extrasolare Planeten und Atmosphären
Institut für Methodik der Fernerkundung
Vorstandsbereich der Vorsitzenden
Hinterlegt von: Grenfell, John Lee
Hinterlegt am:05 Okt 2026 15:35
Letzte Änderung:05 Okt 2026 15:35

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